建模實驗促進學生的讀圖素養與曲線擬合：來自測驗、眼動、姿勢，與口語分析的證據

本計畫原為三年期整合型計畫之子計畫，因整合型計畫未通過且本計畫僅為一年，故調整內容並完成兩個實驗。實驗一（Liu, Wu, Chiou, & Wong, submitted）已寫成英文，投稿至Physical Review Physics Education Research (SSCI, IF: 1.964, 65/243 in Education & Educational Research, Q2)審查中。內容在探討52位非理組的大學生在使用數位建模平臺的前後，在科學描述的表徵運用、描述層級、命題正確率，與建模行為的表現。研究指出，多數受試者使用數位建模平臺前，傾向於使用文字表徵，常僅提出定性描述；但在使用平臺後，則較能使用圖像表徵，並提出量化描述。建模平台使用前後的命題正確率則沒有變化。在建模行為上，許多受試者無法適當連結方程式與圖形，顯示其缺乏連結數學公式與真實資料的能力。實驗二則以92位大學生進行運動學現象的科學論證活動。本實驗以運動學識圖測驗區分受測者為高低能力，並在三個「評估論證」作業與一個「產生論證」作業時同時收錄受試者論證的口語資料與眼動軌跡，藉以分析受試者如何運用材料中的資料表、函數圖，和方程式三類的表徵來進行科學論證。目前已完成或進行的資料分析包括三部分。實驗二–1探討大學生在「評估論證」與「產生論證」兩類型科學論證任務的眼動表現。主要發現高能力組較低能力組有較多的表徵轉移次數、深思狀態和總凝視時間，且較低能力組更會使用方程式表徵。顯示專家較能連結不同表徵，同時也更能掌握「凝視厭惡」的策略。目前已以序列分析檢驗高低能力學生在四個任務中使用不同表徵之認知歷程與閱讀路徑是否有差異，分析結果撰寫中。實驗二–2已被「第35屆科學教育國際學術研討會」接受（劉家瑜、吳昭容），內容為探討高低能力的大學生運用多元表徵評估科學論證的眼動表現。最後發現在凝視時間百分比和畫素平均凝視百分比的分析上，高能力組皆有較強的單純交互作用效果，顯示高能力比低能力更關注方程式表徵，且更能因應不同評估論證作業而彈性運用不同的表徵。實驗二–3，分析實驗二論證的口語資料，結果顯示低能力者傾向於提出低層級的論證，亦即僅包含主張、資料或論據，但高能力者則能提出較高層級的論證內容，例如包含了支持理論、限制條件或反證，讓其論述更完整。然而，在正確性的分析上，高低能力組則無顯著差異，可能因為低能力者的論證內容簡單，傾向挑選安全的內容來論證所致。另外本研究也挑選數名個案，以個案論證之口語資料搭配其眼動資料來檢驗科學論證的歷程，包括那些認知歷程適用或不適用心眼假說。目前論證的策略與個案眼動資料的分析尚在進行中。